基于多特征融合的視頻火焰探測(cè)方法研究.pdf

1、針對(duì)傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器在某些特殊場(chǎng)合失效的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)基于安防監(jiān)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法的視頻火災(zāi)探測(cè)技術(shù)展現(xiàn)出廣闊前景。然而，現(xiàn)有的視頻火災(zāi)探測(cè)技術(shù)不能有效去除復(fù)雜場(chǎng)景中的干擾，容易造成嚴(yán)重的誤報(bào)漏報(bào)現(xiàn)象。本文在分析火焰視覺(jué)特征的基礎(chǔ)上，深入探討火焰的運(yùn)動(dòng)特征、顏色特征，以及頻閃特征的數(shù)學(xué)建模和圖像識(shí)別算法設(shè)計(jì)，提出一種基于多特征融合的視頻火焰探測(cè)方法。 首先，為獲取高質(zhì)量的實(shí)時(shí)視頻序列以便給火焰目標(biāo)的準(zhǔn)確識(shí)別提供基礎(chǔ)，研究了視頻圖像

2、的實(shí)時(shí)采集和預(yù)處理方法。 其次，基于已有的高斯模型，提出快速高斯混合法對(duì)視頻序列進(jìn)行背景建模，以提取復(fù)雜場(chǎng)景信息中的運(yùn)動(dòng)前景目標(biāo)，濾除與火焰顏色相近的靜止目標(biāo)干擾。根據(jù)像素的空間冗余性，以位置交錯(cuò)方式將圖像像素分為主動(dòng)像素和非主動(dòng)像素，對(duì)主動(dòng)像素建立由多個(gè)高斯分布組成的混合模型判定其為前景還是背景，對(duì)非主動(dòng)像素則依據(jù)其四鄰域的主動(dòng)像素狀態(tài)判定，有效降低了算法的空間復(fù)雜度；并根據(jù)像素的時(shí)間冗余性，優(yōu)化了自適應(yīng)模型更新方法。

3、 再次，進(jìn)行火焰顏色決策，濾除運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中的非火焰顏色干擾物，經(jīng)形態(tài)濾波和區(qū)域標(biāo)記獲取候選的火焰區(qū)域。在收集大量的火焰圖像基礎(chǔ)上建立了火焰像素樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)采用分離火焰圖像顏色通道的方法，重構(gòu)火焰像素的二維和三維分布特征，結(jié)合理論推導(dǎo)及經(jīng)驗(yàn)公式擬合等方法，在RGB和HSI顏色空間設(shè)計(jì)了有效的火焰像素顏色模型，建立了新的火焰顏色判據(jù)。 最后，研究火焰頻閃特性，建立基于統(tǒng)計(jì)分析的實(shí)時(shí)頻閃模型，最終判定候選區(qū)域是否為火焰區(qū)。提取了燃燒

4、實(shí)驗(yàn)的圖像特征量，并進(jìn)行離散時(shí)間傅里葉分析，獲得了與Pagni經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值相一致的圖像特征量主頻率，驗(yàn)證了火焰的主頻范圍在10Hz以?xún)?nèi)，并在此基礎(chǔ)上提出了基于相鄰像素亮度變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律描述火焰頻閃行為的頻閃模型。 以探測(cè)方法的實(shí)際運(yùn)用為目的，本文構(gòu)建了基于多特征融合的視頻火焰探測(cè)系統(tǒng)原型，提出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案，并基于VC6.0開(kāi)發(fā)了軟件平臺(tái)Firedetect。為測(cè)試系統(tǒng)的性能，利用多種不同場(chǎng)景的視頻錄像和西藏多組實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)